KR20130074615A - 해양 플랫폼과 선박용 배관 서포트 간격 산출 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해양 플랫폼과 선박용 배관 서포트 간격 산출 방법에 관한 것으로, 배관의 특성(유체 종류, 배관 사이즈(직경), 배관 두께 등)에 따라 배관 하중별로 배관 서포트의 간격을 자동으로 산출하고, 또한, 배관의 형태(직선형, 곡선형)에 따라 배관 서포트의 간격을 산출함을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 해양 플랫폼과 선박용 배관 서포트 간격 산출 방법은, 유체 종류, 배관의 직경, 배관의 두께를 인자로 하여 하중별로 배관 서포트의 간격을 산출 및 데이터베이스를 구축하는 제1단계와; 유체 종류, 배관의 직경, 배관의 두께의 배관 정보를 입력받아 저장하는 제2단계와; 상기 제2단계를 통해 입력된 배관 정보를 근거로 하며 배관 응력 해석을 통해 입력된 배관에 대한 하중을 산출하는 제3단계와; 상기 제3단계를 통해 산출된 하중에 부합되는 배관 서포트의 간격을 상기 제1단계에서 구축된 데이터베이스를 기초로 산출하는 제4단계를 포함한다.

Description

해양 플랫폼과 선박용 배관 서포트 간격 산출 방법{METHOD FOR CALCULATING DESIGN AND PIPE SUPPORT OF OFFSHORE FIXED PLATFORM AND SHIP}

본 발명은 해양 플랫폼과 선박용 배관 서포트 간격 산출 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배관의 특성(유체 종류, 배관 사이즈(직경), 배관 두께 등)에 따라 배관 하중별로 배관 서포트의 간격을 자동으로 산출하고, 또한, 배관의 형태(직선형, 곡선형)에 따라 배관 서포트의 간격을 산출할 수 있는 해양 플랫폼과 선박용 배관 서포트 간격 산출 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 해양 구조물이나 선박을 설계하는 분야는 크게 선체 설계와 의장설계(배관, 전기, 철의장 등 선박의 내부 구조에 관한 설계)로 분류할 수 있다.

상기 선체설계는 예를 들어 선도 (Lines), 중앙단면도 (Mid Ship Section), 강재배치도, 외판전개도 등 선체구조를 결정하는 기본도면을 작성하고 이를 기초로 선수구조도, 중앙부구조도, 기관실구조도, 선미구조도 등을 완성해 선체구조를 설계하는 방법이다.

한편, 상기 의장설계는 주요 의장설비의 성능과 제원을 결정하고 시스템 체계를 표시하는 다이어그램(Diagram)과 상호배치를 표시하는 배치도(Arrange)를 작성하여 설계하는 방법이다.

주요 의장설계는 선체의장(하역장치, 소화장치, 교통장치, 안전설비, 통풍장치), 기관실의장 (주기관, 추진장치, 보기장치, 배관장치, 교통장치, 통풍장치), 전기의장 (전원장치, 배전장치, 항해장치, 무선장치), 선실의장(거주구 설비, 오락설비) 등이다.

의장 설계 분야 중에서 배관 시스템은 파이핑과 인스트루먼트(배관) 다이어그램(P&ID, Piping & Instrument Diagram)을 필요로 하고, 다양한 형태의 모든 시스템용 와이어링 다이어그램과 커넥션(전기, 전자)다이어그램 작성을 필요로 한다.

한편, 배관의 설치시 배관이 견고하게 유지되도록 서포트를 적용한다. 이러한 서포트의 종류로는 스프링행거(spring hanger, 스웨이스트럿(sway strut), 컨스턴트 행거(constant hanger), 언더행거(under hanger)등 있다.

도 1은 배관과 서포트의 설치 상태를 보인 예시도로서, 해양 구조물의 데크를 구성하는 데크 빔(1)을 따라 배관(2)을 설치하며, 배관(2)을 지지하기 위하여 서포트(3)가 적용된다. 서포트(3)은 데크 빔(1)에 용접 등으로 고정되며, 배관(2)을 저부에서 매달아 지지하는 형태이다. 서포트(3)는 데크 빔(1)의 구조와 배관(2)의 설치 위치 등에 따라 구조가 달라지며 대개 다수의 멤버(3a)가 조합되어 구성된다.

서포트(3)는 배관(2)을 지지하는 것이기 때문에 의장 설계시 해당 배관의 설계와 함께 크기(높이와 폭)의 설계가 뒤따른다. 즉, 서포트(3)는 배관 응력 해석(Piping Stress Analysis)을 통하여, 해당 배관의 하중 값을 산출하여 서포트(3)의 각 멤버의 크기가 결정된다.

해양 구조물과 선박에 적용되는 배관은 물, 가스, 석유 등 다양한 유체의 흐름을 위해 사용되며, 유체의 종류에 따라 배관의 제원(직경, 두께 등)이 달라지고, 동일 유체이더라도 배관의 종류가 달라진다. 이와 같이 배관의 다양성으로 인하여 배관 서포트에 재하되는 하중이 달라지고, 따라서, 배관 서포트는 해당 배관의 제원 등에 따라 크기(높이, 폭 등), 간격이 달라진다.

한편, 배관은 직선(straight)형으로만 설계되지 않고, 엘보우를 통해 연결되면서 다양한 곡선형으로 설계되며, 따라서, 배관 서포트의 간격도 직선형과 곡선형에 따라 달라진다. 곡선형의 경우 하중이 커지기 때문에 배관 서포트의 간격이 직선형인 경우보다 가까워야 한다.

그러나, 종래에는 곡선형 부분도 직선형과 동일한 기준으로 배관 서포트의 간격으로 설계하여 배관 서포트의 과다/과소가 발생된다. 또한, 배관의 형태뿐만 아니라 배관의 두께에 따라 배관의 자중이 달라지므로 배관 서포트의 간격이 달라져야 하는데, 종래에는 배관의 두께를 감안하지 않고 배관 서포트의 간격을 결정하여 배관을 견고하게 지지하지 못하거나 배관 서포트의 과다 사용이 발생된다.

종래 배관의 직경에 따라 배관 서포트의 간격을 산출하는 방법들이 있지만, 표준화가 이루어지지 않아 동일 배관에 대해서도 설계자에 따라 배관 서포트의 간격이 다르기 때문에 배관 서포트를 효율적으로 설계하지 못하는 실정이다. 또한, 종래는 배관의 직경만을 근거로 하여 배관 서포트의 간격을 산출하며, 배관 서포트에 재하되는 하중은 배관의 직경뿐만 아니라 유체 종류, 배관 두께 등에 따라 달라지는바, 배관 서포트 간격의 신뢰성이 약한 문제점이 있다.

대한민국 등록실용신안공보 제20-00325043호 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0051658호

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 배관의 특성(유체 종류, 배관 직경, 배관 두께 등)에 따른 하중 변화를 정확하게 확인하여, 배관 서포트의 간격을 산출하고, 또한, 배관의 형태(직선형, 곡선형)에 따라 배관 서포트의 간격을 산출함으로써 배관 서포트 간격의 설계를 위한 표준화가 가능한 해양 플랫폼과 선박용 배관 서포트 간격 산출 방법을 제공하려는데 그 목적이 있다.

본 발명에 의한 해양 플랫폼과 선박용 배관 서포트 간격 산출 방법은, 유체 종류, 배관의 직경, 배관의 두께를 인자로 하여 하중별로 배관 서포트의 간격을 산출 및 데이터베이스를 구축하는 제1단계와; 유체 종류, 배관의 직경, 배관의 두께의 배관 정보를 입력받아 저장하는 제2단계와; 상기 제2단계를 통해 입력된 배관 정보를 근거로 하며 배관 응력 해석을 통해 입력된 배관에 대한 하중을 산출하는 제3단계와; 상기 제3단계를 통해 산출된 하중에 부합되는 배관 서포트의 간격을 상기 제1단계에서 구축된 데이터베이스를 기초로 산출하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 해양 플랫폼과 선박용 배관 서포트 간격 산출 방법에 의하면, 배관의 특성에 따른 하중을 산출하고, 이 하중에 대한 배관 서포트의 간격을 산출하여 표준화함으로써, 배관 서포트의 설계시 배관의 특성만 입력하면 하중과 이 하중에 대한 배관 서포트의 간격이 자동 산출되어 설계자가 다르더라도 동일한 배관 서포트의 간격을 출력할 수 있으므로 배관 서포트 설계의 신뢰성을 향상할 수 있고, 배관 서포트를 최적의 위치에 설계하여 배관 서포트의 과다로 인한 손실을 방지하는 한편, 배관 서포트의 과소로 인한 배관의 변형을 미연에 방지할 수 있다.

그리고, 배관의 형태에 따라 즉, 직선형과 곡선형에 따라 배관 서포트의 간격을 최적화하여 곡선부에서 배관의 변형을 방지할 수 있다.

도 1은 해양 구조물의 배관 및 배관 서포트의 설치 상태 예시도.
도 2는 본 발명에 의한 해양 플랫폼과 선박용 배관 서포트 간격 산출 방법의 공정도.
도 3은 본 발명에 의한 해양 플랫폼과 선박용 배관 서포트 간격 산출 방법에 따른 시트의 예시도.

도 2에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 따른 해양 플랫폼과 선박용 배관 서포트 간격 산출 방법은 다음과 같다.

본 발명은 배관 서포트 간격의 데이터베이스를 전제로 한다. 상기 데이터베이스는 다양한 하중에 대한 배관 서포트 간격이 선정되어 있고, 특히, 배관을 직선형, 곡선형(L1, 1개의 엘보우가 사용된 것), 곡선형(L2, 2개의 엘보우가 사용된 것)으로 구분하여 배관 서포트를 최적의 위치에 설계하고, 이로 인하여 배관 서포트의 과다/과소 사용을 방지함과 아울러 배관을 견고하게 지지하도록 한다.

데이터베이스의 구축 과정을 설명하면, 일정 하중의 배관에 임의로 2개의 배관 서포트를 설치하고, 이 상태에서 배관의 처짐을 계산한다. 배관의 처짐에 대한 기준치를 미리 산정하여, 예를 들어 2mm를 기준치라 설정하면, 배관의 처짐이 2mm 이상이면 배관 서포트간의 간격을 더 가깝게 조정한 후 배관의 처짐 값을 확인한다. 이와 같은 방법으로 다양한 하중에 대한 배관 서포트의 간격을 획득한다. 여기서, 직선형과 곡선형(L1,L2)으로 구분한다 하였으며, 배관 서포트의 간격은 제1곡선형(L1)의 간격이 직선형의 간격(L) 보다 가깝고, 제2곡선형(L2)의 간격이 제1곡선형(L1)보다 가까우며, 직선형에서 간격을 L이라 할 때, 제1곡선형에서 간격 0.7L~0.8L, 제2곡선형에서 간격은 0.5L~0.6L이며, 바람직하게 제1곡선형에서 간격은 0.8L, 제2곡선형에서 간격은 0.6L이다.

본 발명은 엑셀 등의 프로그램을 통해 이와 같은 배관 서포트 간격을 자동으로 산출할 수 있도록 구성된다.

데이터베이스는 배관 서포트의 종류와 제원(길이, 폭 등)의 다양성에 맞춰 배관 서포트의 종류별, 배관 서포트의 제원별로 구분될 수도 있다.

(S10) 배관 정보 입력.

도 3과 같은 시트에 배관 서포트의 간격을 산출하기 위한 기초 자료로서, 유체 종류, 배관 사이즈(직경), 배관 두께를 각각의 행에 입력한다.

(S20) 하중 산출.

각각의 입력 행에 정보들이 입력되면 하중을 산출하는 함수식(공지의 배관 응력 해석(Piping Stress Analysis)을 통해 가능)에 의해 하중 행에는 하중이 자동 산출된다.

(S30) 배관 서포트 간격 산출.

상기 (S20) 공정을 통해 하중이 산출되면, 산출된 하중에 해당하는 배관 서포트 간격이 자동 산출된다. 각 하중별로 배관 서포트 간격이 데이터베이스화되어 있으므로, 하중이 산출되면 프로그램을 통해 산출된 하중에 맞는 배관 서포트 간격이 자동 산출되는 것이다.

배관 서포트 간격은 데이터베이스에 미리 정한대로 직선형, 제1곡선형(L1), 제2곡선형(L2)로 구분되어 산출된다.

배관 정보의 입력 값에 대해 직선형, 제1곡선형(L1), 제2곡선형(L2)에 해당하는 배관 서포트의 간격이 함께 표시될 수도 있고, 배관 정보 입력시 배관의 형태(직선형, 제1곡선형(L1), 제2곡선형(L2))를 미리 입력하여 입력된 형태에 해당하는 배관 서포트 간격이 산출되도록 할 수도 있다.

Claims (2)

1. 유체 종류, 배관의 직경, 배관의 두께를 인자로 하여 하중별로 배관 서포트의 간격을 산출 및 데이터베이스를 구축하는 제1단계와;
   유체 종류, 배관의 직경, 배관의 두께의 배관 정보를 입력받아 저장하는 제2단계와;
   상기 제2단계를 통해 입력된 배관 정보를 근거로 하며 배관 응력 해석을 통해 입력된 배관에 대한 하중을 산출하는 제3단계와;
   상기 제3단계를 통해 산출된 하중에 부합되는 배관 서포트의 간격을 상기 제1단계에서 구축된 데이터베이스를 기초로 산출하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 해양 플랫폼과 선박용 배관 서포트 간격 산출 방법.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 제1단계에서는 하중에 대한 배관 서포트의 간격을 배관의 형태에 따라 산출하되, 직선형 배관에 해당하는 배관 서포트의 간격을 L 이라 할 때, 1개의 엘보우로 연결되는 곡선형 배관에서는 0.7L~0.8L을 간격으로 산출하고, 2개의 엘보우로 연결되는 곡선형 배관에서는 0.5L~0.6L을 간격으로 산출하는 것을 특징으로 하는 해양 플랫폼과 선박용 배관 서포트 간격 산출 방법.

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